(57)【要約】  本発明は、接続点（３）間に配置されたバイパスダイオード（４）の直列回路であって、バイパス接続点（４．１〜４．４）が各バイパスダイオード（４）の両端部かつバイパスダイオード直列回路のすべての接続点にある、バイパスダイオード（４）の直列回路と、太陽電池部分モジュール（６）の直列回路（２）であって、部分モジュール点（６．１〜６．４）が各太陽電池部分モジュール（６）の両端部かつ太陽電池モジュール直列回路のすべての接続点にある、太陽電池部分モジュール（６）の直列回路（２）と、を備える、太陽電池モジュール（１）に関する。各バイパスダイオード（４）は、１つの太陽電池部分モジュール（６）のみに関連付けられる。安全装置（５）が切断信号を受信したときに太陽電池モジュールの接続点（６．１〜６．４）を電圧から切り離すための複数の半導体スイッチ（８．１〜８．４、９．１〜９．４）が、それに関連付けられた太陽電池部分モジュールをゼロ電圧またはゼロ電流の状態に切り替えるために設計されている。少なくとも１つのバイパス接続点（４．１〜４．４）が、関連する部分モジュール接続点（６．１〜６．４）に直接接続され、少なくとも１つのバイパス接続点（４．１から４．４）が、半導体スイッチ（８．１〜８．４）のうちの１つにより、関連する部分モジュール接続点（６．１〜６．４）に接続される。本発明は、さらに、そのような太陽電池モジュール（１）を有する発電システムに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続部（３）間に配置されたバイパスダイオード（４）の直列回路であって、バイパス接続部（４．１〜４．４）が各バイパスダイオード（４）の両端部かつ前記バイパスダイオード直列回路のすべての接続点にある、バイパスダイオード（４）の直列回路と、太陽電池部分モジュール（６）の直列回路（２）であって、部分モジュール端子（６．１〜６．４）が各太陽電池部分モジュール（６）の両端部かつ前記太陽電池モジュール直列回路のすべての接続点にあり、各バイパスダイオード（４）が、１つの太陽電池部分モジュール（６）のみに関連付けられている、太陽電池部分モジュール（６）の直列回路（２）と、安全装置（５）が切断信号を受信したときに前記太陽電池モジュールの接続部（６．１〜６．４）を電圧から切り離すための複数の半導体スイッチ（８．１〜８．４、９．１〜９．４）と、を備える、太陽電池モジュール（１）において、
前記複数の半導体スイッチ（８．１〜８．４、９．１〜９．４）のそれぞれは、それぞれに関連付けられている太陽電池部分モジュールをゼロ電圧またはゼロ電流の状態に切り替えるように設計され、また少なくとも１つのバイパス接続部（４．１〜４．４）が、前記関連する部分モジュール端子（６．１〜６．４）に直接接続され、少なくとも１つのバイパス接続部（４．１〜４．４）が、前記半導体スイッチ（８．１〜８．４）のうちの１つにより前記関連する部分モジュール端子（６．１〜６．４）に接続されることを特徴とする太陽電池モジュール（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュール（１）において、３つの太陽電池部分モジュール（６）のみを備えることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池モジュール（１）において、半導体スイッチ（８．１〜８．４、９．１〜９．４）の数が、太陽電池部分モジュール（６）数に対応することを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の太陽電池モジュール（１）において、少なくとも１つのバイパスダイオード（４）が、前記半導体スイッチ（９．１〜９．３）のうちの１つによってブリッジされることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の太陽電池モジュール（１）において、前記少なくとも１つのバイパス接続部（４．１〜４．４）を前記関連する部分モジュール端子（６．１〜６．４）に接続する、前記半導体スイッチ（８．１、８．４）は、前記太陽電池モジュールの接続部（３）のうちの１つに直接接続されることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項６】
請求項４に記載の太陽電池モジュール（１）において、各太陽電池モジュールの接続部（３）はそれぞれ、バイパス接続部（４．１〜４．４）を前記関連する部分モジュール端子（６．１から６．４）に接続する半導体スイッチ（８．１、８．４）に直接接続されることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の太陽電池モジュール（１）において、前記安全装置（５）は、前記太陽電池部分モジュール（６）の電圧からエネルギーを供給するように設計されることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の太陽電池モジュール（１）において、前記半導体スイッチ（９．１〜９．３）のうちの１つによってブリッジされている、前記少なくとも１つのバイパスダイオード（４）のうちの前記２つのバイパス接続部（４．１〜４．４）がそれぞれ、前記関連する部分モジュール端子（６．１〜６．４）に直接接続されることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項９】
請求項７に記載の太陽電池モジュール（１）において、さらなる冗長半導体スイッチ（９．１’〜９．３’）が、前記半導体スイッチ（９．１〜９．３）と並列に接続され、前記バイパスダイオード（４）をブリッジすることを特徴とする、太陽電池モジュール（１）。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の太陽電池モジュール（１）の直列回路（２）を備えることを特徴とする、発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立に切断を断つ部分モジュールを有する太陽電池モジュール、およびこの種の太陽電池モジュールを使用する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、個々の太陽電池モジュールよりもはるかに高い値をとる電圧および電流を供給するために、個々の太陽電池モジュールを互いに直列または並列に接続する。故障または緊急の場合には、危険な電圧が発電システムのいかなる箇所でも発生しないことが保証されるように、切断信号に応じてこの相互接続を切断することが望ましい。
【０００３】
したがって、独国特許出願公開第１０２００６０６０８１５Ａ１号明細書は、各太陽電池モジュールに、各自用の回路遮断器または短絡装置を設けることを開示しており、この回路遮断器または短絡装置は、インバータによって発せられる切断信号に応じて関連する太陽電池モジュールをゼロ電圧に切り替えるためのものである。この場合、回路遮断器または短絡装置は、少なくとも太陽電池モジュールの全開路電圧、通常８０Ｖになるように設計しなければならない。より費用対効果が高く、かつより動作上信頼できる変形形態は、太陽電池モジュールを構成する個々の部分モジュールのそれぞれをゼロ電圧に切り替えることであり、その結果、典型的には３０Ｖの部分モジュールの開路電圧のためだけに設計すればよい実質的により好ましいスイッチを使用できる。
【０００４】
したがって、例えば、個々の太陽電池モジュールが日陰になっている場合に使用するための、国際公開第２００６／１２５６６４Ａ１号パンフレットに開示されているアクティブバイパスダイオードを使用でき、上記アクティブバイパスダイオードは、部分モジュールもブリッジできる適切な半導体スイッチを有する。しかしながら、これは、ブリッジが作動しているときに太陽電池モジュールが半導体スイッチを作動させるための安全回路に電力を供給することになんら寄与できず、したがって別のエネルギー源を使用しなければならず、これによりさらなる費用が発生するという不都合をもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、切断が必要とされる場合に安全基準を満たし、かつ費用対効果の高い仕方で製造できる太陽電池モジュールおよび対応する発電システムを提供することである。
【０００６】
上記の目的は、独立請求項１に記載の太陽電池モジュールおよび独立請求項１０に記載の発電システムによって達成される。上記請求項１および１０にそれぞれ従属する従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を提供する。
【０００７】
本発明の一態様は、接続部間に配置されたバイパスダイオードの直列回路であって、バイパス接続部が各バイパスダイオードの両端部かつバイパスダイオード直列回路のすべての接続点にある、バイパスダイオードの直列回路を備える、太陽電池モジュールに関する。さらに、太陽電池モジュールは、太陽電池部分モジュールの直列回路であって、各太陽電池部分モジュールの両端部かつ太陽電池モジュール直列回路のすべての接続点にあり、各バイパスダイオードが、１つの太陽電池部分モジュールのみに関連付けられる、太陽電池部分モジュールの直列回路を備える。安全装置が切断信号を受信したときに太陽電池モジュールの接続部を電圧から切り離すための複数の半導体スイッチが設けられており、複数の半導体スイッチのそれぞれは、それぞれに関連付けられている太陽電池部分モジュールをゼロ電圧またはゼロ電流に切り替えるように設計されている。したがって、少なくとも太陽電池部分モジュールと同じ数の半導体スイッチが使用される。少なくとも１つのバイパス接続部が、関連する部分モジュール端子に直接接続され、少なくとも１つのバイパス接続部が、半導体スイッチのうちの１つにより関連する部分モジュール端子に接続される。この種の接続は、太陽電池モジュールがゼロ電圧またはゼロ電流に切り替えられたとしても、常に少なくとも１つの太陽電池部分モジュールは短絡されないことを保証する。安全装置は、好適には、短絡していない部分モジュールで降下する電圧からのエネルギー供給用に設計されており、その結果、上記安全装置は独立したエネルギー供給を必要としない。バイパスダイオードの直列回路によって太陽電池モジュールの接続部に電流が流される太陽電池モジュールが日陰になった場合であっても、安全装置に電力を供給するのに十分な、太陽電池部分モジュールの直列回路での電圧降下が、バイパス接続部を部分モジュール端子に接続する半導体スイッチを開くことによって達成され得る。
【０００８】
半導体スイッチ、安全装置、および半導体ダイオードは、好ましくは、ハウジング、例えば太陽電池モジュールの裏側にある接続箱内にモジュールエレクトロニクスとして収容され、そこで、太陽電池モジュールから突出した太陽電池モジュール直列回路の部分モジュール端子に接続され得る。ほとんどの場合、市販の太陽電池モジュールは３つの太陽電池部分モジュールを有するが、本発明は、異なる数の太陽電池部分モジュールがある場合にも実施できる。
【０００９】
半導体スイッチの数は、太陽電池部分モジュールの数に対応し得るため、各部分モジュールは、半導体スイッチのうちの１つのみによって、ゼロ電流またはゼロ電圧に切り替えることができる。しかしながら、複数の半導体スイッチが、１つの太陽電池部分モジュールに関連付けられ、上記太陽電池部分モジュールを交番作動によってまたは補助作動によってゼロ電流またはゼロ電圧に切り替えることも可能である。
【００１０】
１つの半導体スイッチのそれぞれが、関連する太陽電池部分モジュールをゼロ電圧またはゼロ電流に切り替えるため、半導体スイッチのすべてまたは少なくともいくつかにかかる最大電圧は、太陽電池部分モジュールの開路電圧に制限され得る。その結果、太陽電池モジュール全体を１つのスイッチでゼロ電圧に切り替える必要がある場合よりも、実質的により費用効果の高い半導体スイッチを使用することが可能となる。その結果、より低い内部抵抗を有するスイッチも選択できるため、電気的損失を減少させることができ、したがって、特に、通常の動作状況において、使用されるコンポーネントに対する熱負荷もまた改善され得る。
【００１１】
少なくとも１つのバイパスダイオードは、好適には、太陽電池モジュールにおける半導体スイッチのうちの１つによってブリッジされ、この１つの半導体スイッチは、関連する太陽電池部分モジュールを短絡させるために切断信号が受信されたときに安全装置によって閉じられ、それによって、上記太陽電池部分モジュールをゼロ電圧にする。短絡される太陽電池部分モジュールは、好ましくは、太陽電池モジュールの直列回路の内側の位置にある、すなわち、直列回路の端にはない。ブリッジされたバイパスダイオードが、電流、例えば関連する太陽電池部分モジュールが日陰になっていることにより生じた電流を流しているときに半導体スイッチを閉じることも想定される。この場合、次いで、この半導体スイッチは、アクティブなフリーホイーリングダイオードのように作用し、バイパスダイオードにおける電圧降下を減少させ、これにより、バイパスダイオードおよびすべてのモジュールエレクトロニクスが熱負荷から解放される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つのバイパス接続部を関連する部分モジュール端子に接続する半導体スイッチが、太陽電池モジュールの接続部のうちの１つに直接接続される。その結果、太陽電池モジュールがゼロ電圧に切り替えられると、太陽電池モジュール直列回路の一端にある太陽電池部分モジュールはまた、安全装置に供給電圧を供給できる。次いで、残りの太陽電池部分モジュールのいくつかまたはすべては、太陽電池モジュールをゼロ電圧に切り替えるためにバイパスダイオードをブリッジする半導体スイッチによって短絡され得る。有利な実施形態では、各太陽電池モジュール接続部はそれぞれ、バイパス接続部を関連する太陽電池部分モジュール端子に接続する半導体スイッチに直接接続され、その結果、２つの外側の太陽電池部分モジュール、すなわち太陽電池モジュールの接続部の最も近くに置かれた太陽電池部分モジュールが、安全装置に供給電圧を供給できる。上記２つの外側の太陽電池部分モジュールの間に配置されている１つまたは複数の太陽電池部分モジュールは、好ましくは、それらが、関連するバイパス接続部をブリッジする半導体スイッチによって短絡され得るように設計される。
【００１３】
太陽電池部分モジュールが、関連するバイパス接続部をブリッジする半導体スイッチによって短絡され得るように設計されている場合、これらのバイパス接続は、関連する部分モジュール端子に直接接続される、つまり接続部に半導体スイッチを付けないことが好ましい。次いで、隣接する太陽電池部分モジュールは、短絡され得る太陽電池部分モジュールと同様に設計できる、または半導体スイッチが、対応する部分モジュール端子と、短絡され得るように設計されている太陽電池部分モジュールとは逆にある、隣接する太陽電池部分モジュールのその側のバイパス接続部との間に配置される。このようにして、対応する半導体スイッチは、それらの電圧定格に関して、太陽電池部分モジュールの開路電圧に対して設計されているだけでよい。
【００１４】
動作上の信頼性が要求される場合は、さらなる冗長半導体スイッチが、バイパスダイオードをブリッジする最初の半導体スイッチと並列に接続され得る。２台の半導体スイッチは、安全装置によって一緒に動作できる、または最初の半導体スイッチが正しく機能していないときだけ、冗長半導体スイッチが動作される。それぞれの場合で、最初の半導体スイッチおよびさらなる冗長半導体スイッチには、１つの常開スイッチおよび１つの常閉スイッチを使用するのが有利である。このようにして、例えば夕暮れ時に、安全装置に十分なエネルギーを供給できないときに太陽電池部分モジュールを短絡することも可能である。同時に、損失を減らすために、常閉スイッチに比べて内部抵抗の低い常開スイッチを使用することができる。しかしながら、太陽電池部分モジュールによって生成される電圧が低い場合でも、安全装置は動作の準備ができている状態であり、上記半導体スイッチに関連付けられている太陽電池部分モジュールによって生成される電圧が太陽電池モジュールの接続部に印加されないようにバイパスダイオードに並列に配置された１つまたは複数の半導体を閉じるように安全装置を設計することにより、冗長半導体スイッチの使用を回避することも想定される。
【００１５】
半導体スイッチは、ＩＧＢＴとして、または電界効果トランジスタとして、特にＭＯＳＦＥＴとして設計でき、固有または個別のフリーホイールダイオードを有する。それらは、常開または常閉のトランジスタとして設計でき、バイパス接続部と部分モジュール端子との間に配置された半導体スイッチは、好ましくは、常閉スイッチとすることができ、バイパスダイオードと並列に配置された半導体スイッチは、好ましくは、常開スイッチとすることができる。
【００１６】
本発明による太陽電池モジュールは、好ましくは、発電システム内で使用され得る。特に、発電システムのすべての太陽電池モジュールは、本発明によって設計され得る。切断信号は、集中的に発生させることができ、その結果、すべての太陽電池モジュールを、必要なときに迅速かつ確実にゼロ電圧に切り替えることができる。
【００１７】
切断信号は、デッドマン信号として設計することもでき、その結果、太陽電池モジュールは、所定の期間、デッドマン信号を受信しないと、ゼロ電圧に切り替わる。
【００１８】
切断信号に加えて、本発明による太陽電池モジュールの安全装置は、電圧を下げるための信号を受信するように設計することもできる。この信号が受信されると、安全装置は、部分モジュールに関連付けられた半導体スイッチを作動させることによって、目標とする仕方で、発電プロセスから部分モジュールの一部を除去でき、その結果、太陽電池モジュールの接続部に印加される電圧が減らされる。安全装置が、発電プロセスからの個々の太陽電池部分モジュールの除去を独立して、例えば太陽電池部分モジュールにおいて降下した電圧を所定の閾値と比較し、閾値を超えた場合には、半導体スイッチの電圧を減らす作動が安全装置によって行われることによって、実行することも同様に想定される。
【００１９】
発電システムは、一般に、互いに並列に接続された太陽電池モジュールの複数の直列回路を含む。この種の構成では、逆電流、すなわち、あるストリングの電圧が別のストリングの開路電圧を超えたときに生じる、通常の動作電流方向とは反対の電流方向の状況を考慮に入れることも重要である。この種の状況は、本発明による太陽電池モジュールにおいても、切断信号が受信されると同時に太陽電池モジュールがゼロ電圧状態に移行しない結果として起こり得る。これは、制御を要するかなりの逆電流を生じさせ得る。したがって、本発明による太陽電池モジュールでは、バイパス接続部と部分モジュール端子との間に配置された半導体スイッチを最初に開くことが有利である。バイパスダイオードと並列に配置された半導体スイッチは、太陽電池モジュールに逆電流が流れていないことが確保されたときにのみ開かれる。この条件は、例えば、バイパスダイオードと並列に配置された１つまたは複数の半導体スイッチにおいて降下した電圧が、太陽電池モジュールの接続部間の電圧降下に等しい場合に満たされる。これらの条件は、好ましくは、安全装置によってチェックされる。
【００２０】
逆電流が発生した場合、上記半導体スイッチのフリーホイーリングダイオードが通電されることによる損失を低減するために、バイパス接続部と部分モジュール端子との間に配置された半導体スイッチを閉じると、さらに有利である。
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明および本発明の変形実施形態の一部をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、太陽電池モジュールの本発明による第１の実施形態を示す。
【図２】図２は、太陽電池モジュールの本発明による第２の実施形態を示す。
【図３】図３は、太陽電池モジュールの本発明による第３の実施形態を示す。
【図４】図４は、太陽電池モジュールの本発明による第４の実施形態を示す。
【図５】図５は、太陽電池モジュールの本発明による第５の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明による太陽電池モジュール１を示しており、上記太陽電池モジュールの太陽電池モジュールの接続部３の間にバイパスダイオード４の直列回路が配置されている。対応する部分モジュール端子６．１〜６．４に直接接続された、または半導体スイッチ８．１〜８．４により接続されたバイパス接続部４．１〜４．４が、バイパスダイオード４の間に設けられている。部分モジュール端子６．１〜６．４は、３つの部分モジュール６の直列回路２の電気的接続部であり、３つの部分モジュール６は、その部品として、複数の太陽電池の直列回路を有し得る。部分モジュール端子６．１〜６．４は、両端部と部分モジュール６間の接続点とにそれぞれ配置されている。加えて、中央のバイパスダイオード４は、上記中央のバイパスダイオードと並列に配置された半導体スイッチ９．２によってブリッジされ得る。
【００２４】
半導体スイッチ８．１、８．４、および９．２は、安全装置５によって一緒に作動される。動作時には、半導体スイッチ８．１および８．４が閉じられ、半導体スイッチ９．２は開かれる。この場合、部分モジュール６の合計電圧は、合計電圧が正であれば、太陽電池モジュールの接続部３に供給される。太陽電池モジュールの接続部によって、バイパスダイオード４の直列回路にわたって、またはその部品にわたって供給されるストリング電流は、全電圧が負の場合にのみ流れ、これは、例えば、太陽電池モジュール１が日陰になっているときに、上記太陽電池モジュールがストリングの一部としてさらなる太陽電池モジュールと直列に接続され、さらなるストリングと並列に配置されている場合に起こり得る。
【００２５】
危険な状況の場合、または他の理由で望ましいと思われる場合、安全装置５は、太陽電池モジュール１をゼロ電圧状態に切り替えるべきであるという信号を受信する。この場合、安全装置５は、対応するスイッチング信号１１により、半導体スイッチ８．１および８．４を開き、半導体スイッチ９．２を閉じる。半導体スイッチ９．２が閉じられているため、直列回路２の関連する中央の部分モジュール６は短絡されるが、直列回路２の外側の部分モジュール６は開回路状態、すなわちゼロ電流状態に移行される。その結果、太陽電池モジュールの接続部３がゼロ電圧に切り替わる。
【００２６】
太陽電池モジュールの接続部３間にストリング電流をさらに流しても、太陽電池モジュールの接続部３間に生じる最大電圧降下は、バイパスダイオード４のダイオード順方向電圧の値の２倍のレベルである。本発明の意味の範囲内で、この種の小さい電圧降下もまたゼロ電圧状態と呼ばれる。
【００２７】
太陽電池モジュールのゼロ電圧状態では、部分モジュール６の開路電圧レベルの最大電圧が、開放された半導体スイッチ８．１と８．４との間で降下する。その結果、使用するすべての半導体スイッチ８．１、８．４、および９．２に対して、部分モジュールの開路電圧レベルの最大動作電圧を持つスイッチを使用できる。太陽電池モジュール１全体の開路電圧のために、またはさらに高い値、例えば最大ストリング電圧のために半導体スイッチを設計する必要はなく、その結果、使用される半導体スイッチのコストは、太陽電池モジュール１全体を短絡または切断できる半導体スイッチのコストの何分の一かに減る。
【００２８】
安全装置５にエネルギーを供給するために、上記安全装置は、供給ライン１２を介して部分モジュール端子６．１および６．４に接続される。太陽電池モジュール１の動作状況においてもゼロ電圧状態においても、安全装置５にエネルギーを供給するのに十分な電圧、この場合には部分モジュール電圧の値の少なくとも２倍が部分モジュール端子６．１と６．４との間で降下する。したがって、独立したエネルギー供給、例えばバッテリは必要とされない。当然のことながら、部分モジュール端子６．１と６．２との間、または部分モジュール端子６．３と６．４との間に供給ライン１２を設け、安全装置５にエネルギーを供給するために部分モジュール６のうちの１つのみを使用することも同様に想定される。
【００２９】
半導体スイッチ８．１、８．４、および９．２を備え、さらに安全装置５およびバイパスダイオード４をここで備えるモジュールエレクトロニクス７は、好ましくは、太陽電池モジュール１の裏側の接続箱に一緒に収容され、そこで、太陽電池モジュール１から突出している部分モジュール端子６．１〜６．４に接続される。
【００３０】
本発明による太陽電池モジュール１の変形形態を図２に示す。図１の半導体スイッチ８．４に代えて、さらなるバイパスダイオード４と並列に配置されたさらなる半導体スイッチ９．３が設けられている。部分モジュール端子６．４は、バイパス接続部４．４に直接接続されている。例示の簡略化のために、安全装置５は図２には示されていないが、これも含めるべきである。安全装置５によって半導体スイッチ９．２および９．３と同様に駆動されるさらなる冗長半導体スイッチ９．２’および９．３’は、任意選択的に、バイパスダイオード４に並列に配置された２つの半導体スイッチ９．２および９．３とそれぞれ並列に接続され得る。さらなる半導体スイッチ９．２’９．３’は、それぞれ並列に接続された半導体スイッチ９．２および９．３が故障した場合でも、太陽電池モジュールの接続部３の間に電圧が発生しないように確保するのに役立つ。さらなる半導体スイッチ９．２’９．３’は、並列に接続された半導体スイッチ９．２および９．３と一緒に作動されてもよいし、半導体スイッチ９．２および／または９．３が故障した場合に、上記半導体スイッチの代わりに作動されてもよい。
【００３１】
半導体スイッチの本配置の場合では、半導体スイッチのうちの何れにおいても、部分モジュール６の開路電圧よりも高い電圧が降下しないことも確保される。同時に、太陽電池モジュールがゼロ電圧状態の場合でも、部分モジュール６の直列回路２から安全装置５への供給電圧を生成でき、その結果、安全装置５への追加的なエネルギー供給をする必要がない。
【００３２】
すべての実施形態において、バイパスダイオード４と並列に接続された半導体スイッチはまた、電流がバイパスダイオード４に流れている動作状況において閉じることもできる。したがって、バイパスダイオード４に生じる熱負荷を低減でき、その結果、モジュールエレクトロニクスを冷却するための費用を削除または削減できる。
【００３３】
図３は、部分モジュール端子６．１〜６．４とバイパス接続部４．１〜４．４との間のそれぞれの接続経路に何れも配置されている、３つの半導体スイッチ８．１、８．２、および８．４の構成を示している。本実施形態では、半導体スイッチ８．２および８．４の場合とは異なり、モジュールの開路電圧の２倍が半導体スイッチ８．１において降下される場合があり、このことは、半導体スイッチ８．１〜８．４を設計するときに考慮されなければならない。それにもかかわらず、より好ましい半導体スイッチのおかげでコスト削減を達成できる。
【００３４】
図４に示す半導体スイッチ８．１〜８．３の構成は、ここでは部分モジュール端子６．３とバイパス接続部４．３との間に配置された半導体スイッチ８．３が、半導体スイッチ８．４に置き換わった点でのみ図３に示す構成とは異なる。その結果、半導体スイッチ８．２は、開路電圧の２倍に対して設計すべきであり、半導体スイッチ８．１は、太陽電池部分モジュール６の開路電圧の３倍に対して設計すべきである。この配置の特別な利点は、すべての半導体スイッチ８．１〜８．３の電位が、バイパス接続部４．４における電位より上にあるということである。そのため、安全装置５により半導体スイッチのための制御電圧を生成することは特に簡単である。
【００３５】
図４の半導体スイッチの構成から進展して、図５による実施形態では、１つ、２つ、または３つの半導体スイッチ９．１、９．２、および９．３が、それぞれバイパスダイオード４と並列に接続されて、追加され得る。さらに、図３の半導体スイッチ８．４を再び追加できる。その結果、半導体スイッチ８．１〜８．４にかかる最大負荷電圧を低減できると同時に、太陽電池モジュール１をゼロ電圧状態に移行させることができれば、太陽電池モジュール１の動作信頼性を向上させることができる。特に、安全装置５は、ゼロ電圧状態を達成するために、少数の半導体スイッチで上述の実施形態によって実現され得るスイッチング構成のうちの１つにおいて、半導体スイッチ８．１〜８．４のものを最初に開き、半導体スイッチ９．１〜９．３のものを閉じることが想定される。次いで、安全装置５は、ゼロ電圧状態に達したか否か、または、例えば、欠陥のある半導体スイッチのために、太陽電池モジュールの接続部３に電圧が依然として印加されているか否かをチェックする。後者の状況が発生した場合、安全装置５は、上述のスイッチング構成のうちの別のものに移行する。これを、ゼロ電圧状態を可能にするスイッチング構成が見つかるまで続けることができる。安全装置５は、機能しないスイッチング構成を記憶し、場合により、上記機能しないスイッチング構成を上位装置に報告し、以降、上記機能しないスイッチング構成を使用し続けないことができる。
【００３６】
半導体スイッチ８．１〜８．４が閉じられ、半導体スイッチ９．１〜９．３が開かれている、太陽電池モジュール１の通常の動作状態から進展する一例では、安全装置５は、ゼロ電圧状態への移行が必要とされるときに、まず半導体スイッチ８．１および８．４を開き、半導体スイッチ９．２を閉じ、それにより、図１に開示したスイッチング構成に至る。この仕方でゼロ電圧状態を達成できない場合、安全装置は、スイッチ９．３を閉じ、それによって図２によるスイッチング構成に至る。したがって、すべての半導体スイッチ９．１〜９．４が閉じられ、すべての半導体スイッチ８．１〜８．４が開かれる構成に達するまで、ゼロ電圧状態を達成するための連続的なさらなるスイッチングの組み合わせを想定できる。したがって、太陽電池モジュール１は、モジュールエレクトロニクスの１つまたは複数のコンポーネントが正しく機能していない場合にも、ゼロ電圧状態に移行することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  太陽電池モジュール
２  直列回路
３  接続部
４  バイパスダイオード
４．１〜４．４  バイパス接続部
５  安全装置
６  太陽電池部分モジュール
７  モジュールエレクトロニクス
６．１〜６．４  部分モジュール端子
８、８．１〜８．４  半導体スイッチ
９、９’、９．１〜９．３  半導体スイッチ
１１  スイッチング信号
１２  供給ライン
【図１】
2019527019.tif 000003
【図２】
2019527019.tif 000004
【図３】
2019527019.tif 000005
【図４】
2019527019.tif 000006
【図５】
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【国際調査報告】
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